【導(dǎo)讀】元器件是整機(jī)的基礎(chǔ)，它在制造過程中可能會由于本身固有的缺陷或制造工藝的控制不當(dāng)，在使用中形成與時間或應(yīng)力有關(guān)的失效。為了保證整批元器件的可靠性，滿足整機(jī)要求，必須把使用條件下可能出現(xiàn)初期失效的元器件剔除。
元器件的失效率隨時間變化的過程可以用類似"浴盆曲線"的失效率曲線來描述，早期失效率隨時間的增加而迅速下降，使用壽命期(或稱偶然失效期)內(nèi)失效率基本不變。
篩選的過程就是促使元器件提前進(jìn)入失效率基本保持常數(shù)的使用壽命期，同時在此期間剔除失效的元器件。
事物的好與壞的判別必須要有標(biāo)準(zhǔn)去衡量。判斷元器件的失效與否是由失效判別標(biāo)準(zhǔn)一一失效判據(jù)所確定的。
失效判據(jù)是質(zhì)量和可靠性的指標(biāo)，有時也有成本的內(nèi)涵，所以元器件失效不僅指功能的完全喪失，而且指電學(xué)特性或物理參數(shù)降低到不能滿足規(guī)定的要求。簡而言之，產(chǎn)品失去規(guī)定的功能稱為失效。
在選擇可靠性篩選次序時先先了解一下元器件失效都有哪些？
失效一般分為現(xiàn)場失效和試驗失效。
現(xiàn)場失效一般是在裝機(jī)以后出現(xiàn)的失效，因此，我們在元器件測試篩選過程中只考慮試驗失效。
試驗失效主要是封裝失效和電性能失效。封裝失效主要依靠環(huán)境應(yīng)力篩選來檢測。
所謂環(huán)境應(yīng)力篩選，即在篩選時選擇若干典型的環(huán)境因素，施加于產(chǎn)品的硬件上，使各種潛在的缺陷加速為早期故障，然后加以排除，使產(chǎn)品可靠性接近設(shè)計的固有可靠性水平，而不使產(chǎn)品受到疲勞損傷。
在正常情況下是通過在檢測時施加一段時問的環(huán)境應(yīng)力后，對外觀的檢查(主要是鏡檢，根據(jù)元器件的質(zhì)量要求，采用放大10倍對元器件外觀進(jìn)行檢測；也可以根據(jù)需要安排紅外線及X射線檢查)，以及氣密性篩選來完成，當(dāng)有特殊需要時，可以增加一些DPA(破壞性物理分析)等特殊測試。
這些篩選項目對電性能失效模式不會產(chǎn)生觸發(fā)效果。所以，一般將封裝失效的篩選放在前面，電性能失效的篩選放在后面。
電性能失效可以分為連結(jié)性失效、功能性失效和電參數(shù)失效。
連結(jié)性失效指開路、短路以及電阻值大小的變化，這類失效在元器件失效中占有較大的比例。因為在元器件篩選測試過程中，由于過電應(yīng)力所引起的大多為連結(jié)性失效，同時，連結(jié)性失效可以引發(fā)功能性失效和電參數(shù)失效，但是功能性失效和電參數(shù)失效不會引發(fā)連結(jié)性失效。
主要原因是，當(dāng)連結(jié)性失效模式被特定的篩選條件觸發(fā)時，往往出現(xiàn)的現(xiàn)象為元器件封裝涂覆發(fā)生銹蝕、外殼斷裂、引線熔斷、脫落或者與其他引線短路，主要表現(xiàn)為機(jī)械和熱應(yīng)力損傷，但是有時并不表現(xiàn)為連結(jié)性故障，而是反映為金屬疲勞、鍵合強度不夠等問題，這些本身不會引發(fā)連結(jié)性失效，但是會引發(fā)功能性失效和電參數(shù)失效，需要通過功能性和電參數(shù)監(jiān)測才能發(fā)現(xiàn)。
但是，電路的功能性失效和電參數(shù)失效被特定的的篩選條件觸發(fā)時，出現(xiàn)的現(xiàn)象是某些特定的功能失效、電參數(shù)超差等。
造成這些失效的主要原因在于：制造、設(shè)計中的缺陷以及生產(chǎn)工藝控制不嚴(yán)，使生產(chǎn)過程中各種生產(chǎn)要素如空氣潔凈度等級、超純水的質(zhì)量監(jiān)測、超純氣體和化學(xué)試劑達(dá)不到規(guī)定的要求；在運輸轉(zhuǎn)運過程中由于防靜電措施不到位也會發(fā)生靜電損傷。
這些因素作用下半導(dǎo)體晶體會受到各種表面污染物的玷污，會使產(chǎn)品不能達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量等級要求。當(dāng)受到特定的外部條件激發(fā)的情況下，就會產(chǎn)生功能性失效和電參數(shù)失效，但是這些功能性失效和電參數(shù)失效造成的影響往往只能造成元器件部分的功能失去作用，還不能使芯片的封裝和各部分的連結(jié)線出現(xiàn)燒毀、短路、開路等現(xiàn)象，所以電路的功能性失效和電參數(shù)失效與連結(jié)性失效不產(chǎn)生引發(fā)效果。
在安排測試篩選先后次序時，有兩種方案：
a)方案1：將不產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在前面，將可以與其他失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面。
b)方案2：將可以與其他失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在前面，將不產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面。
如果選擇方案1，會發(fā)現(xiàn)將可以與其他失效模式產(chǎn)生連環(huán)引發(fā)效果的失效模式篩選放在后面時，出現(xiàn)本身失效模式?jīng)]有被觸發(fā)、其他關(guān)聯(lián)的相關(guān)失效模式被觸發(fā)的情況時，這種帶有缺陷的元器件不能被準(zhǔn)確地定位、剔除，因為該類失效模式的檢測已經(jīng)在前面做過了。而選擇方案2就可以非常有效地避免上述問題的發(fā)生，使篩選過程優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和高效。
因此，決定元器件測試篩選先后次序的原則是：
- 失效概率最大的篩選方法首先做。
- 當(dāng)一種失效模式可以與其他失效模式產(chǎn)生關(guān)聯(lián)時，應(yīng)將此失效模式的篩選放在前面。
- 使用不同方法對同一種失效模式進(jìn)行篩選時，首先考慮失效概率的分布，容易觸發(fā)失效的篩選方法首先進(jìn)行。
- 考慮經(jīng)濟(jì)性，便宜的先做。
- 考慮時間性，時間長的后做。
- 測試順序的安排是后面的參數(shù)能夠檢查元器件經(jīng)前面參數(shù)測試后可能產(chǎn)生的變化。對有耐電壓、絕緣電阻測試要求的元器件，耐壓在前、絕緣在后，功能參數(shù)最后測試；對有擊穿電壓和漏電流測試要求的元器件，擊穿電壓在前，漏電流在后，功能參數(shù)最后測試。
推薦閱讀：
